关于桩基承台间连系梁设计的探析

孟思源

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1 加强桩基承台间连系梁设计的必要性

桩基承台间连系梁是桩基础设计中经常用到的一种结构构件。桩基承台间连系梁在基础体系中具有重要作用：①对于单桩承台双向和两桩承台短向的连系梁其作用是加强桩基的整体刚度，保证结构内力分析时柱底为固端的假定。连系梁用于平衡柱脚弯矩，避免桩承受柱脚弯矩。②在地震作用下，建筑物的各桩基承台所受的地震剪力和弯矩是不确定的，此时在纵横两方向设置的连系梁，有利于提高桩基的整体受力性能，起到协调各承台间地震荷载的作用。③调整承台沉降，减少承台沉降差的作用。④承担连系梁上的竖向荷载并将荷载传递至承台的作用。基于桩基承台间连系梁的重要作用，因此需要对其进行合理设计[1]。

2 桩基承台间连系梁的合理设置分析

桩基承台间连系梁的合理设置应按照《建筑抗震设计规范》及2016年局部修订 GB50011－2010第6.1.11条、《建筑地基基础设计规范》GB50007－2011第8.5.23条、《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008第4.2.6条的要求执行。即：①一级框架和Ⅳ类场地的二级框架柱承台；②承台埋深较深，或各承台埋置深度差别较大；③单桩承台时，应在两个互相垂直的方向设置连系梁（当桩与柱的截面直径之比大于2时，可不设连系梁）；④两桩承台时，应在其短向设置连系梁；⑤有抗震要求的柱下独立承台，宜在两个主轴方向设置连系梁；⑥连系梁顶面宜与承台顶面位于同一标高[2]。

3 桩基承台间连系梁设计要点的分析

3.1 确定连系梁截面分析

主要表现为：①连系梁应按轴心受压构件确定其截面尺寸，并同时满足：“宽度不宜小于250mm，其高度可取承台中心距，且不宜小于400mm。”的构造要求。连系梁最小宽度和高度尺寸的规定，是为了确保其平面外有足够的刚度；②按轴心受压构件验算截面尺寸时，可按《混凝土结构设计规范》（2015年版）GB50010-2010中的6.2.15计算。

3.2 桩基承台间连系梁设计的计算分析

具体表现为：①计算竖向荷载作用下内力时，连系梁端为固定支座；②计算柱脚弯矩作用下内力时：1）梁端为单桩承台或两桩承台短向时，支座按简支假定；2）梁端为两桩承台长向及三桩(含)以上承台时，支座按固定假定；③连系梁的计算跨度取值：1）两端为单桩承台或两桩承台短向时梁计算跨度为承台中心距；2）两端为两桩承台长向及三桩(含)以上承台时计算跨度：L0=1.05 X Sn；3）一端为单桩承台或两桩承台短向、一端为两桩承台长向及三桩(含)以上承台时，梁计算跨度：L0=Sn+a+hb(hb为梁高)。

3.3 连系梁的内力及配筋计算分析。

桩基承台间连系梁由于支座、荷载工况的不同，其截面不仅应计算受弯承载力还应计算受拉承载力及受剪承载力。

（1）两桩承台长向及三桩(含)以上承台间连系梁的计算：①跨中无荷载时，连系梁为轴心受拉构件。应按《混凝土结构设计规范》式6.2.22计算连系梁轴心拉力作用下的正截面受拉承载力，N≤fyAs；②跨中有荷载时，连系梁为受弯和偏心受拉构件。应按下列步骤进行内力、配筋计算：1)计算梁在跨中竖向荷载作用下的内力；2)按《混凝土结构设计规范》第6.2.10，6.2.14条公式计算连系梁在弯矩作用下的正截面受弯承载力；3)按《混凝土结构设计规范》公式6.2.23－1，6.2.23－2，6.2.23－3，6.2.23－4计算连系梁在偏心拉力作用下的正截面受拉承载力；4)取2)，3)计算的钢筋面积包络值进行纵向配筋设计；5)按《混凝土结构设计规范》公式6.3.1－1，6.3.1－2，6.3.14计算连系梁在偏心拉力作用下的斜截面受剪承载力[3]。

（2）单桩承台、两桩承台短向间连系梁的计算：

①计算连系梁在跨中竖向荷载作用下的各跨内力；②按《混凝土结构设计规范》第6.2.10，6.2.14条公式计算连系梁在弯矩作用下的正截面受弯承载力；③计算连系梁在支座弯矩荷载作用下的内力，并取其内力绝对值与竖向荷载作用下的内力进行叠加；④按《混凝土结构设计规范》公式6.2.23－1，6.2.23－2，6.2.23－3，6.2.23－4计算连系梁在偏心拉力作用下的正截面受拉承载力；⑤ 取②，④计算的钢筋面积包络值进行纵向配筋设计；⑥ 按《混凝土结构设计规范》公式6.3.1－1，6.3.1－2，6.3.14计算连系梁在偏心拉力作用下的斜截面受剪承载力；⑦连系梁跨中无竖向荷载时，为偏心受拉构件。可仅进行③～⑥的内容计算。

3.4 连系梁正常使用极限状态验算

具体表现为：①连系梁应进行在跨中竖向荷载作用下挠度和裂缝控制验算；②挠度限值和裂缝控制要求按《混凝土结构设计规范》第3.4.1～3.4.5条执行；③挠度和裂缝计算方法按《混凝土结构设计规范》第7章相关内容执行；④混凝土的耐久性设计按《混凝土结构设计规范》第3.5.1～3.5.8条执行。

3.5 连系梁的配筋构造要求分析

具体体现在：①梁的最外层钢筋的保护层厚度应符合《混凝土结构设计规范》表8.2.1的规定。当环境有腐蚀时，应按照《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046 第4.2.5，第4.8.5的内容采取有效的防腐措施；②配筋构造应满足《混凝土结构设计规范》第9.2节的要求；③纵向钢筋宜采用对称配筋布置；④按轴心受拉构件计算出的纵向钢筋应按全截面布置；⑤抗震地区单桩承台、两桩承台短向间连系梁箍筋应在支座处加密。纵向钢筋在承台的锚固要求：1)纵向钢筋应按受拉要求锚入承台，其锚固长度从柱边算起≥La，La按《混凝土结构设计规范》第8.3节要求计算；抗震地区连系梁钢筋锚入单桩承台或两桩承台短向时，其锚固长度应为LaE；抗震等级同上部结构；2)当水平长度不满足锚固长度La时，可将纵向钢筋伸至承台边后弯折15d，且水平段锚固长度≥0.45La；3)当锚固钢筋的保护层厚度不大于5d时，应根据《混凝土结构设计规范》第8.3.1条第3款的要求在锚固长度范围内配置横向构造钢筋[4]。

4 结束语

综上所述，桩基础作为工程建设中常见的基础之一，其合理设计显得尤为重要。通过对相关规范的学习、理解并结合实际工程经验。分析桩基承台间连系梁设计的认识，并提出可用于连系梁手工计算的简便方法。但是桩基承台间连系梁并非单一类型的受力构件，规范对其设计也并未有详细、全面的规定。因此对桩基承台间连系梁设计进行分析具有重要意义。

[1] 杨林曙.基础连系梁相关概念辨析及设计方法探讨[J].河南科技,2014,(02):150-151.

[2] 谢海峰,周国顺.桩基础承台间连系梁设计分析[J].建材世界,2012,33(01):65-68.

[3] 林巍,吴杰,周建炉.抗拔桩基承台的数值模拟研究[J].建筑结构,2016,(S1):795-798.

[4] 李艳嘉.桩承台间连系梁的设计分析[J].山西建筑,2012,38(18):62-63.